基于改进pso-de混合算法的给水管网优化模型研究

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1、基于改进PSO-DE混合算法的给水管网优化模型研究重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：李坤指导教师：向文英副教授兼职导师：李传福高工学位类别：工程硕士（环境工程领域）重庆大学城市建设与环境工程学院二〇一六年五月StudyonoptimizationmodelofwatersupplynetworkbasedonimprovedPSO-DEhybridalgorithmAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforthePr

2、ofessionalDegreeByLiKunSupervisedbyAss.Prof.XiangWenyingPluralistticSupervisedbySE.LiChuanfuSpecialty:ME(EnvironmentalEngineeringField)CollegeofUrbanConstruction&EnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2016中文摘要摘要随着城镇人口的增多和居民生活水平的提高，供水系统在城市中的作用越

3、来越大。而给水管网系统是城市供水系统的重要组成部分，其投资一般占到整个供水系统总投资的50%~80%。管网的设计是否合理不仅关乎到供水是否安全可靠，还关系到工程建设和运行费用是否经济。论文建立了管网总费用年折算值最小、管网水力可靠度和水质可靠度最大的多目标优化模型，分析了管网优化模型和智能优化算法，采用改进粒子群-差分进化（PSO-DE）混合算法对管网进行优化设计，并通过实例分析，验证了改进算法的合理性和有效性。主要结论如下：①对常用的几种水量预测模型进行了分析和讨论，针对灰色预测GM(1,1)模型自身的缺点提出了改进，通过实际资料

4、对常用预测模型和改进灰色预测GM(1,1)模型进行了预测效果对比分析，结果表明：改进灰色预测GM(1,1)模型能较好的克服GM(1,1)模型灰度大的缺点，模型预测精度更高（MAPE=0.159%），可用于实际城市供水系统中长期负荷的预测。②对城市单水源环状供水管网进行了水力分析，引入了水质熵的概念，建立了水质可靠度目标函数，并与经济费用目标函数和水力可靠度目标函数三者联立构建了供水管网多目标优化模型。③针对粒子群算法（PSO）和差分进化算法（DE）的特点，对二者进行了改进，提出了一种改进的粒子群-差分进化混合优化算法。在环状管网的优

5、化设计过程中选择用拟牛顿法进行水力平衡计算，减少了计算工作量。④以具有代表性的供水管网工程实例进行优化设计，在MATLAB平台上，采用了基于整数编码的改进PSO-DE混合算法对所建模型进行求解，并将优化结果与传统方法得到的结果进行比较。结果表明：相对于传统方法，优化模型得到的设计方案总投资节省约6.0%，管网系统可靠度提高了10.34%，单位可靠度所需费用降低了14.81%。关键词：城市给水管网，多目标优化设计，供水可靠度，粒子群算法，差分进化算法I英文摘要ABSTRACTWiththeincreaseandimprovemento

6、flivingstandardsoftheurbanpopulation,urbanwatersupplysystemsinthegrowingroleofsocialdevelopment.Thewaterdistributionnetworksystemisanimportantpartoftheurbanwatersupplysystems,whichgenerallyinvest50%to80%ofthetotalinvestmentoftheentirewatersupplysystem.Pipenetworkdesign

7、isreasonablenotonlyrelatestothewatersupplyissafe,butalsorelatedtotheconstructionandoperatingcostswhethertheeconomy.Therefore,tocarryoutwatersupplynetworkoptimizationdesignisimportant.Inasystematicreviewofdomesticandforeignwatersupplynetworkfoundationtooptimizethedesign

8、oftheprogressinthestudyonthethetraditionalsingleobjectivenetworkoptimizationconsideringonlytotalnetworkcostinconverti